超聲探頭一PPT課件

1、一、換能器（傳感器）1.換能器的定義；2.換能器的分類；第1頁(yè)/共38頁(yè)1.換能器（傳感器Transducer）的定義換能器是將傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。一種物理能量變?yōu)榱硪环N物理能量的器件。凡能將其它物理能量轉(zhuǎn)變?yōu)槌暷芰康钠骷鶠閾Q能器。 第2頁(yè)/共38頁(yè)2.換能器的分類：可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類：按轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng))、用途、輸出信號(hào)類型以及制作的材料和工藝等。 1）.根據(jù)傳感器轉(zhuǎn)換原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類物理傳感器（物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)）：諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)

2、。根據(jù)輸入物理量分為張力傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、氣敏傳感器等 第3頁(yè)/共38頁(yè)化學(xué)傳感器：包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學(xué)類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的?；瘜W(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多，例如可靠性問(wèn)題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問(wèn)題等 第4頁(yè)/共38頁(yè)2）.按其用途，傳感器可分類為： 力敏傳感器 位置傳感器 液面?zhèn)鞲衅?能耗傳感器 速度傳感器 熱敏傳感器 振動(dòng)傳感器 濕敏傳感器 磁敏傳感器 氣敏傳感器 真空度傳感器 生物傳感器等 加速度傳感器 射線輻射傳感器 第5頁(yè)/

3、共38頁(yè)3）.根據(jù)工作原理分為: 電感式、電容式、電阻式、電勢(shì)式等；4）.按輸出信號(hào)分為： 模擬傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬 電信號(hào)。 數(shù)字傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。5）.根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理分為 有源和無(wú)源式傳感器。第6頁(yè)/共38頁(yè)二. 超聲換能器相關(guān)第7頁(yè)/共38頁(yè)1. 超聲換能器的工作原理；2. 超聲探頭的分類；3. B超探頭的組成；4. B超探頭的分類；5. 各類B超探頭的臨床應(yīng)用；6. 常見B超探頭的比較7. 常用探頭規(guī)格的識(shí)別；大綱：第8頁(yè)/共38頁(yè)超聲探頭醫(yī)用超聲探頭： 是各種型號(hào)的超聲診斷儀借以將高頻電能轉(zhuǎn)換為超聲機(jī)械能向外輻射，并接收

4、超聲回波將聲能轉(zhuǎn)換為電能的一種聲-電可逆轉(zhuǎn)換器件 在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的換能器有張力（機(jī)械電）換能器和壓力換能器兩類。 第9頁(yè)/共38頁(yè)醫(yī)用超聲探頭具有兩大特性： 1）使用特性： 使用特性實(shí)際上是探頭與儀器配合使用的綜合 性能，它并不等于換能器本身的性能 ，包括工作頻率(fc)、頻帶寬度(Band Width)、靈敏度(Sensitivity)、分辨力(Resolution) 。 2）聲學(xué)特性： 超聲探頭的聲學(xué)特性主要與探頭中超聲換能器所用材料的特性有關(guān)，包括頻率特性、換能特性、暫態(tài)特性、輻射特性和吸收特性。第10頁(yè)/共38頁(yè)1.超聲換能器的工作原理超聲換能器的工作原理 探頭的核心：壓電晶體或復(fù)合

5、壓電材料 壓電效應(yīng)： 正電壓效應(yīng)：機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽ń邮艹暡ǎ?逆壓電效應(yīng)：電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能（發(fā)射超聲波）工作原理： 主機(jī)通過(guò)電纜在陣元上施加電信號(hào)，使陣元振動(dòng)，發(fā)出超聲波，超聲波經(jīng)物體反射吸收再作用在陣元上，使陣元兩端產(chǎn)生電信號(hào)，通過(guò)電纜傳送至主機(jī)處理、顯示。第11頁(yè)/共38頁(yè)1）按診斷部位分類： 眼科探頭、心臟探頭、腹部探頭和顱腦探頭等；2）按應(yīng)用方式分類： 體外探頭、體內(nèi)探頭、穿刺活檢探頭；3）按探頭中換能器所用振元數(shù)目分類： 單元探頭和多元探頭；4）按波束控制方式分類： 線掃探頭、相控陣探頭、機(jī)械扇掃探頭和方陣探頭等；5）按探頭的幾何形狀分類（慣用的分類方法）: 矩形探頭、柱形探頭、

6、弧形探頭（又稱凸形）、圓形探頭等。 還有其它的一些分類方法，通常工作中，習(xí)慣使用較多的是按、三種方式分類。 2. 超聲探頭分類超聲探頭分類第12頁(yè)/共38頁(yè)第13頁(yè)/共38頁(yè)3. B超探頭的組成：第14頁(yè)/共38頁(yè)聲透鏡壓電陶瓷(陣元)背襯材料襯套電纜匹配層物體發(fā)射反射聲透鏡聲透鏡 （acoustic lens） （橫/縱軸）軸向聚焦匹配層（匹配層（layer） 用于減少由于皮膚與探頭之間聲阻抗的差別所造成的多重反射。壓電陶瓷壓電陶瓷 發(fā)射/接收超聲波背襯材料背襯材料 （Back） 減輕來(lái)自晶片的振動(dòng)，縮短波長(zhǎng)并提高軸向分辨率第15頁(yè)/共38頁(yè)4. B超探頭的分類：1). 凸陣探頭(Conve

7、x Array Transducer)第16頁(yè)/共38頁(yè) 2). 高頻線陣探頭（7.5-12M）(High Frequency Linear Array Transducer)1.對(duì)等間隔排列的多個(gè)陣元同時(shí)施加脈沖激勵(lì)2.疊加聲束的傳播方向和探頭表面垂直3.順序掃描第17頁(yè)/共38頁(yè) 3). 微凸探頭(Mirco-convex Array Transducer)第18頁(yè)/共38頁(yè) 4). 腔體探頭（陰道探頭和直腸探頭）(Cavity Array Transducer)分為兩種：一種為單平面主要用于婦產(chǎn)科另一種為雙平面，主要用于經(jīng)直腸探查前列腺。但現(xiàn)在很多醫(yī)院為了節(jié)省資金只購(gòu)買一種單平面探頭兼作

8、兩種檢查。常規(guī)頻率：3.55.0MHz第19頁(yè)/共38頁(yè)第20頁(yè)/共38頁(yè) 5). 相控陣探頭1.對(duì)等間隔排列的多個(gè)陣元施加脈沖時(shí)間不同2.疊加聲束的傳播方向按一定規(guī)律自動(dòng)改變方向主要用于心臟也可兼作頭顱探查常規(guī)頻率：2.55.0MHz第21頁(yè)/共38頁(yè)5）.其他類型B超探頭 (Other Type Of Transducer) 另外還有手術(shù)中探頭、經(jīng)食道心臟探頭、穿刺探頭和腹腔鏡探頭等。但這些探頭目前在國(guó)內(nèi)還不普及，特別是經(jīng)食道探頭日常維護(hù)和保養(yǎng)的費(fèi)用也很可觀。第22頁(yè)/共38頁(yè)第23頁(yè)/共38頁(yè) 凸陣探頭：凸陣探頭： 腹部斷面(成人和兒科) 從肝臟、腎臟、胰腺、膽囊、膀胱、脾臟、胃腸道和泌

9、尿生殖器官結(jié)構(gòu)圖像中檢測(cè)反常情況。 腹部斷面(產(chǎn)科和婦科) ； 從胎兒、子宮和骨盆結(jié)構(gòu)圖像中檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)反常情況，估算胎齡和胎重并評(píng)估胎兒心臟功能。 5. 常見B超探頭的臨床應(yīng)用第24頁(yè)/共38頁(yè)高頻線陣（淺表）探頭： 適用于小器官（甲狀腺、乳腺、睪丸、新生兒、外周血管及前列腺）等部位的檢查； 皮膚斷面(小器官) 從乳房、甲狀腺，睪丸等器官圖像的粗略評(píng)估中檢測(cè)反常狀況。 新生兒頭部斷面 從新生兒頭部圖像中檢測(cè)大腦體積及腦結(jié)構(gòu)的反常變化。 皮膚斷面 (外周血管) 從外圍血管圖像及流速測(cè)量中檢測(cè)及評(píng)估血管狹窄和堵塞）。 第25頁(yè)/共38頁(yè)微凸探頭： 適用于心臟（包括成人、兒童心臟）等部位的檢查；胸部

10、斷面(成人及兒科心臟) 分析M模式圖像，檢測(cè)心臟結(jié)構(gòu)和功能的反常情況。 腔體探頭： 通常指陰道探頭，適用于婦科（包括子宮、卵巢）、產(chǎn)科（包括早孕、基本產(chǎn)科、完全產(chǎn)科、多胎、胎兒回聲）的檢查；第26頁(yè)/共38頁(yè)使用部位探頭選擇腹部凸陣探頭小器官高頻線陣心臟微凸陣探頭血管線陣探頭產(chǎn)科凸陣探頭外科線陣探頭兒科凸陣探頭胎兒線陣探頭腔內(nèi)腔內(nèi)探頭下列部位應(yīng)用以下探頭是最佳的 第27頁(yè)/共38頁(yè)6. 常見B超探頭的比較探頭類型探頭面接觸面近場(chǎng)視野遠(yuǎn)場(chǎng)視野成像特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)線陣平面大大小矩形價(jià)格便宜凸陣凸面小小大扇形應(yīng)用廣泛環(huán)陣凸面小小大扇形層厚偽像少相控陣平面最小最小大扇形適合心臟第28頁(yè)/共38頁(yè)線掃扇掃弧

11、掃第29頁(yè)/共38頁(yè)常見的探頭規(guī)格有： R40 、R50 、R60、 R10、 R13 、R20 、L40、L60等。這里面：R 表示探頭掃描方式為凸陣掃描，也有用C表示； 后面的數(shù)字表示掃描的曲率半徑；L 表示探頭掃描方式為線陣掃描； 后面的數(shù)字表示掃描的寬度。例如： R60 表示此探頭為凸陣探頭，掃描曲率半徑為60mm。7. 常用探頭規(guī)格的識(shí)別第30頁(yè)/共38頁(yè)三、聲場(chǎng)特性第31頁(yè)/共38頁(yè)1、聲場(chǎng)分布；2、干涉；3、方向性；4、惠更斯原理；5、近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)；6、主瓣和旁瓣；大綱：第32頁(yè)/共38頁(yè)1、聲場(chǎng)分布 聲場(chǎng)：介質(zhì)中有聲波存在的區(qū)域。 聲束：超聲換能器發(fā)射的聲波具有指向性而在某個(gè)方向

12、上形成集中傳播的束狀聲場(chǎng)。 聲波一般在較小立方體內(nèi)傳播，中心軸線稱為聲軸。聲束兩側(cè)邊緣距離為束寬。第33頁(yè)/共38頁(yè)2、惠更斯原理定義：聲介質(zhì)中波動(dòng)傳到的各點(diǎn)都可看作是發(fā)射 子波的波源，這些子波的包跡就決定了新 的波陣面。定義：聲介質(zhì)中波動(dòng)傳到的各點(diǎn)都可看作是發(fā)射 子波的波源，這些子波的包跡就決定了新 的波陣面。平面波球面波第34頁(yè)/共38頁(yè)實(shí)際應(yīng)用： 通過(guò)相位控制，使發(fā)射波束左右偏轉(zhuǎn)，獲得扇形圖像；亦可使聲束聚焦，以提高橫向分辨力。第35頁(yè)/共38頁(yè)3.近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng) 近場(chǎng) 對(duì)于一個(gè)圓形的超聲換能器(聲源)，在接近聲源的一段距離(稱為近場(chǎng))，聲束的直徑略小于換能器的直徑，呈圓柱形。近場(chǎng)區(qū)內(nèi)聲壓、聲強(qiáng)起伏變化很大，是超聲診斷中的死區(qū)。 遠(yuǎn)場(chǎng) 離聲源距離較遠(yuǎn)的聲場(chǎng)，聲束則會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散而呈喇叭形，此時(shí)的聲場(chǎng)稱為遠(yuǎn)場(chǎng)。 第36頁(yè)/共38頁(yè)4.主瓣與旁瓣 主瓣：中間離聲束軸線最近的兩極小方向間的聲束部分。旁瓣：在主瓣外出現(xiàn)極大